SE431729B

SE431729B - ROBOTARM BALANCING DEVICE

Info

Publication number: SE431729B
Application number: SE8204303A
Authority: SE
Inventors: L Tellden
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1982-07-13
Filing date: 1982-07-13
Publication date: 1984-02-27
Also published as: SE8204303D0; JPS5924996A; SE8204303L

Description

15 20 25 30 szoasüz-5 skruven roterbar under det att muttern är axiellt förskjutbar. Muttern eller hållaren för denna kan vara utformad med en yttre styrning som löper i ett axiellt spår. Muttern eller hållaren kan vara utformad med yttre splines som löper i en hylsa med inre splines. Den axiellt förskjutbara enheten, van- ligen muttern, påverkas av ett drivdon med en axiellt verkande kraft. Driv- donet kan innehålla en fjäder eller en manöverkolv i en trycklufts- eller hydraulcylinder som kraftalstrande organ. Den roterbara enheten är direkt eller via en kraftöverföring av något slag ansluten till robotarmen. The screw is rotatable while the nut is axially displaceable. The nut or holder for this can be designed with an outer guide which runs in an axial groove. The nut or holder can be formed with outer splines that run in a sleeve with inner splines. The axially displaceable unit, usually the nut, is actuated by a drive with an axially acting force. The drive unit may contain a spring or a control piston in a compressed air or hydraulic cylinder as a force-generating means. The rotatable unit is directly or via a power transmission of some kind connected to the robot arm.

I en robot med en arm som är roterbar kring en horisontell axel kan utbalanse- Piﬂ8SäH0PdníﬂS vara antingen direkt ansluten till armen eller ansluten till armen med ett kuggdrev som samverkar med en kuggkrans på armen. I en robot- med en i huvudsak vertikalt förskjutbar robotarm är utbalanseringsdonet anslutet till armen med ett kuggdrev som samverkar med en kuggstång på armen.In a robot with an arm that is rotatable about a horizontal axis, the balancing can be either directly connected to the arm or connected to the arm with a gear that cooperates with a gear ring on the arm. In a robot with a substantially vertically displaceable robot arm, the balancing device is connected to the arm by a gear that cooperates with a rack on the arm.

-Utbalanseringsanordningen och drivdonet för robotarmens axiella vertikala rörelse kan med fördel utföras som en enhet med gemensam kraftöverföring till robotarmen. Drivdonet för armrörelsen kan via en kuggväxel vara an- sluten till den axel som uppbär kuggdrevet som samverkar med kuggstången på robotarmen.-The balancing device and the drive device for the axial vertical movement of the robot arm can advantageously be designed as a unit with common power transmission to the robot arm. The drive for the arm movement can be connected via a gear to the shaft that supports the gear that cooperates with the rack on the robot arm.

Den låga friktion i en kulskruv gör det möjligt att åstadkomma en stor vin- kelrörelse hos en skruv med en liten axiell rörelse hos en kulmutter. Med en kulskruv med 5 mm stigning kan man vid 30 mm axiell rörelse hos en kul- mutter rotera skruven med kuggdrevet 6 varv och utbalansera en robotarm med 450 mm axiell slaglängd. I ett aktuellt utförande kan erforderlig ut- balanseringskraft erhållas med en tryckluftcylinder med 120 mm diamter vid ett tryck av 0,5 MPa. Rätt utbalanseringskraft med hänsyn till vikten av det av robotarmen för tillfället uppburna verktyget kan erhållas genom att anpassa trycket hos luften till tryckluftsoylindern till verktygsvikten.The low friction in a ball screw makes it possible to achieve a large angular movement of a screw with a small axial movement of a ball nut. With a ball screw with a 5 mm pitch, with a 30 mm axial movement of a ball nut, you can rotate the screw with the gear 6 turns and balance a robot arm with a 450 mm axial stroke. In a current embodiment, the required balancing force can be obtained with a compressed air cylinder with a diameter of 120 mm at a pressure of 0.5 MPa. The correct balancing force with regard to the weight of the tool currently supported by the robot arm can be obtained by adjusting the pressure of the air to the compressed air cylinder to the tool weight.

Vid en robot med en kring en horisontell axel rörlig arm varierar det av armens och verktygets vikt samt krafter förorsakade momentet med armens vinkelläge.In a robot with an arm movable about a horizontal axis, the moment caused by the weight of the arm and the tool and the forces varies with the angular position of the arm.

Trycket för utbalanseringsanordningens drivdon kan vid en sådan robot lämp- ligen varieras i beroende av armens vinkelläge så att fullständig utbalanse- ring ständigt erhålles.In such a robot, the pressure of the balancer of the balancing device can suitably be varied depending on the angular position of the arm so that complete balancing is constantly obtained.

Uppfinningen beskrives närmare under hänvisning till bifogade figurer.The invention is described in more detail with reference to the accompanying figures.

Fig 1 visar en schematisk vy av en robot och fig 2 ett snitt vid A-A i fíß 7- 10 20 25 .30 8204303-5 Ifigurerna betecknar 1 en pelare med en arm 2 i vilken en robotarm 3 är upp- hängd i en icke visad kardanknut så att robotarmen kan pendla kring axlarna E och D. Pendelrörelsen åstadkommes av icke visade drivdon. Roboten inne- håller en gejd Ä som är infäst i den nämnda kardanknuten. Gejden Ä är utfor- mad med en laxstjärtformad styrning 5 eller med styrningar med kulbussningar för en hylsa 6 med till styrning 5 avpassad styrning 7. I hylsan 6 är en rör- formad arm 8 roterbart lagrad och kan med hjälp av ett drivdon 10 vid hylsans 6 övre ände roteras kring axeln X. Ett drivdon 11 är via en axel 12 kopplad till handen 13 och kan rotera denna kring axeln y. Ett drivdon 1U är med en axel 15 kopplad till verktygshållaren 16 och kan rotera denna kring axeln z. Gripdonet 17 manövreras av icke visade manöverdon. Roboten är placerad över ett arbetsbord 18. På detta kan placeras en fixtur för en apparatstomme och magasin för detaljer som skall monteras i denna med hjälp av roboten.Fig. 1 shows a schematic view of a robot and Fig. 2 a section at AA in Fig. 7- 10 20 25 .30 8204303-5 The figures 1 denote a pillar with an arm 2 in which a robot arm 3 is suspended in a position not shown universal joint so that the robot arm can oscillate around the axes E and D. The oscillating movement is effected by drive devices (not shown). The robot contains a guide Ä which is attached to the said universal joint. The guide Ä is formed with a dovetail-shaped guide 5 or with guides with ball bushings for a sleeve 6 with guide 7 adapted to guide 5. In the sleeve 6 a tubular arm 8 is rotatably mounted and can by means of a drive device 10 at the sleeve 6 upper end is rotated about the shaft X. A drive device 11 is connected via a shaft 12 to the hand 13 and can rotate it about the shaft y. A drive device 1U is connected to the tool holder 16 with a shaft 15 and can rotate it about the shaft z. The gripper 17 is operated by actuators not shown. The robot is placed over a work table 18. On this can be placed a fixture for a device body and magazine for details to be mounted in it with the help of the robot.

En kombinerad balanseringsanordníng och drivanordning 20 för robotarmens axiella rörelse utefter axeln X är placerad på gejdens Ä bakre sida. I ett första med gejden U förenat hus 21 är en axel 22 lagrad i lager 23 och 2%.A combined balancing device and drive device 20 for the axial movement of the robot arm along the axis X is located on the rear side of the guide Ä. In a first housing 21 connected to the guide U, a shaft 22 is mounted in bearings 23 and 2%.

På denna axel är ett kuggdrev 25 fästat som samverkar med en kuggstång 26 som är förenad med hylsan 6. Ett andra hus 28 är förenat med det första huset 21 och bildar en cylinder för en kolv 30. Anslutningsdelen 28a till huset 21 är utformad med ett styrspår 31 för en tapp 32 på en hylsa 33 som år förenad med kolven 30. I denna hylsa 33 är kulskruvsmuttern 3Ä fixerad så att den icke kan rotera. Kulskruvens skruv 35 är förenad med axeln 22 med en koppling 36. Huset 27 är försett med ett lock 37 som är försett med en anslutning 38 för en tryckluftsledning. När cylindern 28 trycksättes påverkas muttern 3H av en axiell kraft och erhålles ett av skruvens stigning beroende vridande moment på skruven 35 och axeln 22.Attached to this shaft is a gear 25 which cooperates with a rack 26 which is connected to the sleeve 6. A second housing 28 is connected to the first housing 21 and forms a cylinder for a piston 30. The connecting part 28a to the housing 21 is formed with a guide groove 31 for a pin 32 on a sleeve 33 which is connected to the piston 30. In this sleeve 33 the ball screw nut 3Ä is fixed so that it cannot rotate. The ball screw 35 is connected to the shaft 22 by a coupling 36. The housing 27 is provided with a cover 37 which is provided with a connection 38 for a compressed air line. When the cylinder 28 is pressurized, the nut 3H is actuated by an axial force and a torque depending on the pitch of the screw is obtained on the screw 35 and the shaft 22.

Cylindertrycket väljes så att kuggdrevet 25 åstadkommer en sådan lyftande kraft att vikten av hylsan 6 robotarmen 8 och övriga av dessa burna en- heter utbalanseras.The cylinder pressure is selected so that the gear 25 provides such a lifting force that the weight of the sleeve 6 of the robot arm 8 and the other of these supported units is balanced.

En drivenhet Ä0 för robotarmens rörelse axiellt utefter axeln X är förenad med huset 21. Ett koniskt kugghjul H1 på drivenhetens 40 utgående axel 42 samverkar med ett koniskt kugghjul H3 som är fästat på axeln 22.A drive unit Ä0 for the movement of the robot arm axially along the shaft X is connected to the housing 21. A conical gear H1 on the output shaft 42 of the drive unit 40 cooperates with a conical gear H3 which is attached to the shaft 22.

Claims

8204303-5 PATENT REQUIREMENTS

A robot with a balancing device that completely or partially balances the weight of a robot arm or a moment arising from the weight or acting forces. It is characterized in that the balancing device comprises a ball screw with an axially displaceable, non-rotatable nut (34) and a rotatable screw (35) or vice versa. The axially displaceable unit (34) of the ball screw is actuated by a drive device with an axially acting force. Its rotatable unit (35) is connected directly or via a power transmission (36, 22, 25, 26) to the robot arm.

Robot according to Claim 1, characterized in that the propulsion device consists of a compressed air cylinder (28). _

3. Robot according to claim 1, characterized in that the drive device consists of a spring.

4. A robot according to claim 1, characterized in that the screw (35) of the ball screw is connected to an arm rotatable about a horizontal axis directly or by means of a gear and a toothed ring connected to the arm.

Robot according to Claim 1, characterized in that the ball screw (35) of the ball screw is connected to a substantially vertically arranged axially displaceable sleeve (6) with an arm (8) by means of a gear (25) and one with the sleeve. (6) joined rack (26).

Robot according to claim 5, characterized in that the balancing device and the drive device (40) for the sleeve device (with the arm (8)) is designed as a unit with common power transmission from the balancing device and the robot arm driver ( 40) via the said gear (25) and the rack (26).

Robot according to claim 6, characterized in that the drive (40) for the sleeve (6) and the vertical movement of the arm (8) is connected to a shaft (22) which supports the gear (25) via a gear (41 , 43).